電力負荷能效指紋在線識別系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】電力負荷能效指紋在線識別系統(tǒng),涉及一種在線識別系統(tǒng)。目前關(guān)于電力負荷分解的研究多集中在提高分解算法的精確性和效率上，但各種算法依賴于大量的計算，實時性不高。電力負荷能效指紋在線識別系統(tǒng)，其特征在于包括：數(shù)據(jù)采集模塊、分析處理模塊；分析處理模塊，從串口讀入數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中；并持續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集模塊，如果監(jiān)測到負荷變化信號或定時信號，則組合多種電力負荷能效指紋在線分解算法，對數(shù)據(jù)進行實時處理，利用電力負荷能效指紋區(qū)分用電設(shè)備，將分解結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中，并將實時分解結(jié)果輸出到顯示屏上。電力負荷能效指紋監(jiān)測計算量小，實時性高；且組合多種電力負荷能效指紋在線分解算法，準確性高。
【專利說明】
電力負荷能效指紋在線識別系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種在線識別系統(tǒng)，尤其涉及電力負荷能效指紋在線識別系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前關(guān)于電力負荷分解的研究多集中在提高分解算法的精確性和效率上，但各種 算法依賴于大量的計算，實時性不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是對現(xiàn)有技術(shù)方案進行完善與改進， 提供電力負荷能效指紋在線識別系統(tǒng)，以達到到線監(jiān)測的目的。為此，本發(fā)明采取以下技術(shù) 方案。
[0004] 電力負荷能效指紋在線識別系統(tǒng)，其特征在于包括:數(shù)據(jù)采集模塊、分析處理模 塊； 所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括電流互感器、電壓鉗、三相全電能參數(shù)采集模塊、通信模塊、 用于連接的通信線;所述的電流互感器、電壓鉗接入用戶總電源入口處用于采集電流、電壓 信號;三相全電能參數(shù)采集模塊采集電壓、電流、功率、諧波信息;通信模塊通過通信線與分 析模塊相連，通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒治鎏幚砟K中，與分析處理模塊實時通信； 分析處理模塊，其從串口讀入數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中；并持續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集模 塊，如果監(jiān)測到負荷變化信號或定時信號，則組合多種電力負荷能效指紋在線分解算法，對 數(shù)據(jù)進行實時處理，利用電力負荷能效指紋區(qū)分用電設(shè)備，將分解結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中，并 將實時分解結(jié)果輸出到顯示屏上。
[0005] 電力負荷能效指紋是指每類用電設(shè)備所特有的、區(qū)分其他用電設(shè)備的特征信息。 根據(jù)電力負荷能效指紋，在電力用戶的總電源處采集用電數(shù)據(jù)，將用戶開啟的用電設(shè)備的 用電情況實時分解出來。通過對電力負荷能效狀態(tài)的監(jiān)測，能夠提高用戶對自己用電行為 的感知度，增強節(jié)電意識、并有助于電力負荷高能效運行，提高全社會的能效水平;通過能 源節(jié)約減少碳排放，對環(huán)境保護也有積極作用。電力負荷能效指紋監(jiān)測計算量小，實時性 高;且組合多種電力負荷能效指紋在線分解算法，準確性高。
[0006] 作為對上述技術(shù)方案的進一步完善和補充，本發(fā)明還包括以下附加技術(shù)特征。
[0007] 通信模塊為串口通信，采用RS-485接口信號，通過串口將數(shù)據(jù)傳輸至分析處理模 塊，該模塊的采樣頻率為50Hz。
[0008] 所述的分析處理模塊包括用于區(qū)分不同用電設(shè)備的用電設(shè)備判斷單元；用電設(shè)備 判斷單元利用電力負荷能效指紋區(qū)分用電設(shè)備，所述的電力負荷能效指紋包括穩(wěn)態(tài)能效指 紋和暫態(tài)能效指紋。本技術(shù)方案組合了穩(wěn)態(tài)能效指紋和暫態(tài)能效指紋兩種監(jiān)測方式，監(jiān)測 準確性提高，且同時避免因計算量增加，而影響實時性。
[0009]當穩(wěn)態(tài)能效指紋監(jiān)測電流與電壓之間存在相位差，電壓、電流關(guān)系圖為傾斜的橢 圓，且暫態(tài)能效指紋監(jiān)測瞬時電流先增大然后逐漸減小到穩(wěn)定狀態(tài)時，認為負荷為電動機 負載。
[0010] 當穩(wěn)態(tài)能效指紋監(jiān)測電壓和電流關(guān)系圖為圓或類似圓;且暫態(tài)能效指紋監(jiān)測存在 輕微震蕩，電流在開始的時候存在增大時，認為負荷為感性負載。
[0011] 當穩(wěn)態(tài)能效指紋監(jiān)測電流與電壓之間無相位差，電壓、電流關(guān)系圖為一條直線，且 暫態(tài)能效指紋監(jiān)測無瞬態(tài)或重大瞬態(tài)，瞬態(tài)電流基本一樣時，認為負荷為阻性負載。
[0012] 當穩(wěn)態(tài)能效指紋監(jiān)測電流和電壓關(guān)系圖為類斜"8"字，且暫態(tài)能效指紋監(jiān)測開始 是短暫的脈沖:對暫態(tài)電流的第一個高峰的規(guī)模至少是穩(wěn)態(tài)峰值電流的3-4倍，幾個周期以 后電流達到穩(wěn)定時，認為負荷為整流器負載。
[0013] 分析處理模塊還包括用于結(jié)果顯示的人機互動顯示單元;所述的人機互動顯示單 元設(shè)有多個功能子單元，功能子單元包括用于選擇數(shù)據(jù)顯示類型和數(shù)量的數(shù)據(jù)類型選擇子 單元;用于顯示開啟時間、關(guān)閉時間及對應(yīng)負荷類型的負荷分解結(jié)果顯示子單元；用于當前 的電壓、電流、有功、無功信息的用電數(shù)據(jù)顯示子單元；用于查看數(shù)據(jù)庫中的用電信息歷史 數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)顯示子單元;用餅圖的形式給出各類型負荷的功率比例的當前電力負荷組 成圖形化顯示子單元?？芍庇^按需顯示負荷情況。
[0014] 有益效果： (1)電力負荷指紋識別系統(tǒng)實現(xiàn)了對用戶用電情況的實時監(jiān)測，能夠提高用戶對自己 用電行為的感知度，增強節(jié)電意識，指導(dǎo)用戶合理安排用電時間，響應(yīng)峰谷電價。
[0015] (2)通過電力負荷指紋識別系統(tǒng)產(chǎn)生的電力負荷分解數(shù)據(jù)有助于電力公司為電 力系統(tǒng)需求側(cè)提供管理方案的制定依據(jù)。
[0016] (3)有助于電力負荷高能效運行，提高全社會的能效水平;通過能源節(jié)約減少碳 排放，對環(huán)境保護也有積極作用。。
【附圖說明】
[0017] 圖1電力負荷指紋識別系統(tǒng)模塊框圖。
[0018] 圖2電力負荷指紋識別系統(tǒng)功能框圖。
[0019]圖3電力負荷指紋識別系統(tǒng)界面。
【具體實施方式】
[0020] 以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細說明。
[0021] 如圖1所示，本發(fā)明包括數(shù)據(jù)采集模塊、分析處理模塊;所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括 電流互感器、電壓鉗、三相全電能參數(shù)采集模塊、通信模塊、用于連接的通信線;所述的電流 互感器、電壓鉗接入用戶總電源入口處用于采集電流、電壓信號;三相全電能參數(shù)采集模塊 采集電壓、電流、功率、諧波信息;通信模塊通過通信線與分析模塊相連，通信模塊將數(shù)據(jù)傳 輸?shù)椒治鎏幚砟K中，與分析處理模塊實時通信;分析處理模塊，其從串口讀入數(shù)據(jù)，將數(shù) 據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中；并持續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集模塊，如果監(jiān)測到負荷變化信號或定時信號，則組 合多種電力負荷能效指紋在線分解算法，對數(shù)據(jù)進行實時處理，利用電力負荷能效指紋區(qū) 分用電設(shè)備，將分解結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中，并將實時分解結(jié)果輸出到顯示屏上。
[0022]其中，通信模塊為串口通信，采用RS-485接口信號，通過串口將數(shù)據(jù)傳輸至分析處 理模塊，該模塊的采樣頻率為50Hz。
[0023] 所述的分析處理模塊包括用于區(qū)分不同用電設(shè)備的用電設(shè)備判斷單元;用電設(shè)備 判斷單元利用電力負荷能效指紋區(qū)分用電設(shè)備，所述的電力負荷能效指紋包括穩(wěn)態(tài)能效指 紋和暫態(tài)能效指紋。
[0024] 穩(wěn)態(tài)負荷能效指紋中，功率指紋的優(yōu)點是能區(qū)分大功率用電器，且采樣頻率低;缺 點是不能分辨低功率用電器，以及不同負荷特征會有重合現(xiàn)象。穩(wěn)態(tài)諧波指紋的優(yōu)點是阻 性、感性、和電子類用電器很容易區(qū)分，缺點是采樣頻率較高，不能區(qū)分同時開啟的用電器。 V-I曲線指紋的優(yōu)點是用電器的分類可以很詳細，缺點是對多用電器同時運行的現(xiàn)象很敏 感，且小功率用電器沒有明顯的特征。
[0025] 暫態(tài)指紋中，功率指紋的優(yōu)點是具有同樣穩(wěn)態(tài)功率特征的用電器很容易被區(qū)分； 缺點是采樣頻率較高。啟動電流指紋的優(yōu)點是多用電器運行狀態(tài)下的負荷特征很明顯，缺 點是同類用電器的負荷特征有可能不一樣。高頻電壓指紋的優(yōu)點是具有多運行狀態(tài)的用電 器很容易被區(qū)分，但也有同類用電器可能具有不同負荷特征的缺點。
[0026] 不同類型的負荷能效指紋具有各自的優(yōu)點和缺點，所以為了取長補短、優(yōu)勢互補， 本技術(shù)方案選擇多類型負荷指紋相結(jié)合的方式，采用二種（即根據(jù)用電器運行時的電氣特 征分類)基本負荷分類方法，穩(wěn)態(tài)指紋選擇穩(wěn)態(tài)諧波特征和v-ι曲線特征，暫態(tài)指紋選擇暫 態(tài)功率特征。
[0027]當穩(wěn)態(tài)能效指紋監(jiān)測電流與電壓之間存在相位差，電壓、電流關(guān)系圖為傾斜的橢 圓，且暫態(tài)能效指紋監(jiān)測瞬時電流先增大然后逐漸減小到穩(wěn)定狀態(tài)時，認為負荷為電動機 負載。
[0028]當穩(wěn)態(tài)能效指紋監(jiān)測電壓和電流關(guān)系圖為圓或類似圓;且暫態(tài)能效指紋監(jiān)測存在 輕微震蕩，電流在開始的時候存在增大時，認為負荷為感性負載。
[0029]當穩(wěn)態(tài)能效指紋監(jiān)測電流與電壓之間無相位差，電壓、電流關(guān)系圖為一條直線，且 暫態(tài)能效指紋監(jiān)測無瞬態(tài)或重大瞬態(tài)，瞬態(tài)電流基本一樣時，認為負荷為阻性負載。
[0030]當穩(wěn)態(tài)能效指紋監(jiān)測電流和電壓關(guān)系圖為類斜"8"字，且暫態(tài)能效指紋監(jiān)測開始 是短暫的脈沖:對暫態(tài)電流的第一個高峰的規(guī)模至少是穩(wěn)態(tài)峰值電流的3-4倍，幾個周期以 后電流達到穩(wěn)定時，認為負荷為整流器負載。
[0031]其特點如下表所示。
[0032] 分析處理模塊持續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集模塊，如果監(jiān)測到負荷變化信號或定時信號，則 利用組合式在線分解算法(穩(wěn)態(tài)能效指紋和暫態(tài)能效指紋)將數(shù)據(jù)進行實時處理，在分解的 過程中，利用了電力負荷能效指紋來區(qū)分不用的用電設(shè)備。分解完成后，將分解結(jié)果保存到 數(shù)據(jù)庫中，并將實時分解結(jié)果輸出到計算機屏幕上。
[0033] 如圖2所示，分析處理模塊還包括用于結(jié)果顯示的人機互動顯示單元;所述的人機 互動顯示單元設(shè)有多個功能子單元，功能子單元包括用于選擇數(shù)據(jù)顯示類型和數(shù)量的數(shù)據(jù) 類型選擇子單元；用于顯示開啟時間、關(guān)閉時間及對應(yīng)負荷類型的負荷分解結(jié)果顯示子單 元;用于當前的電壓、電流、有功、無功信息的用電數(shù)據(jù)顯示子單元;用于查看數(shù)據(jù)庫中的用 電信息歷史數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)顯示子單元;用餅圖的形式給出各類型負荷的功率比例的當前 電力負荷組成圖形化顯示子單元。
[0034] 如圖3所示，其為在實際運行中的某一時刻的界面，顯示了負荷分解的結(jié)果。
[0035] 以上圖1-3所示的電力負荷能效指紋在線識別系統(tǒng)是本發(fā)明的具體實施例，已經(jīng) 體現(xiàn)出本發(fā)明實質(zhì)性特點和進步，可根據(jù)實際的使用需要，在本發(fā)明的啟示下，對其進行形 狀、結(jié)構(gòu)等方面的等同修改，均在本方案的保護范圍之列。
【主權(quán)項】
1. 電力負荷能效指紋在線識別系統(tǒng)，其特征在于包括:數(shù)據(jù)采集模塊、分析處理模塊； 所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括電流互感器、電壓鉗、三相全電能參數(shù)采集模塊、通信模塊、 用于連接的通信線;所述的電流互感器、電壓鉗接入用戶總電源入口處用于采集電流、電壓 信號;三相全電能參數(shù)采集模塊采集電壓、電流、功率、諧波信息;通信模塊通過通信線與分 析模塊相連，通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒治鎏幚砟K中，與分析處理模塊實時通信； 分析處理模塊，其從串口讀入數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中；并持續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集模 塊，如果監(jiān)測到負荷變化信號或定時信號，則組合多種電力負荷能效指紋在線分解算法，對 數(shù)據(jù)進行實時處理，利用電力負荷能效指紋區(qū)分用電設(shè)備，將分解結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中，并 將實時分解結(jié)果輸出到顯示屏上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力負荷能效指紋在線識別系統(tǒng)，其特征在于:通信模塊為串 口通信，采用RS-485接口信號，通過串口將數(shù)據(jù)傳輸至分析處理模塊，該模塊的采樣頻率為 50Hz。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力負荷能效指紋在線識別系統(tǒng)，其特征在于:所述的分析處 理模塊包括用于區(qū)分不同用電設(shè)備的用電設(shè)備判斷單元;用電設(shè)備判斷單元利用電力負荷 能效指紋區(qū)分用電設(shè)備，所述的電力負荷能效指紋包括穩(wěn)態(tài)能效指紋和暫態(tài)能效指紋。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力負荷能效指紋在線識別系統(tǒng)，其特征在于：當穩(wěn)態(tài)能效指 紋監(jiān)測電流與電壓之間存在相位差，電壓、電流關(guān)系圖為傾斜的橢圓，且暫態(tài)能效指紋監(jiān)測 瞬時電流先增大然后逐漸減小到穩(wěn)定狀態(tài)時，認為負荷為電動機負載。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力負荷能效指紋在線識別系統(tǒng)，其特征在于：當穩(wěn)態(tài)能效指 紋監(jiān)測電壓和電流關(guān)系圖為圓或類似圓；且暫態(tài)能效指紋監(jiān)測存在輕微震蕩，電流在開始 的時候存在增大時，認為負荷為感性負載。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力負荷能效指紋在線識別系統(tǒng)，其特征在于：當穩(wěn)態(tài)能效指 紋監(jiān)測電流與電壓之間無相位差，電壓、電流關(guān)系圖為一條直線，且暫態(tài)能效指紋監(jiān)測無瞬 態(tài)或重大瞬態(tài)，瞬態(tài)電流基本一樣時，認為負荷為阻性負載。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力負荷能效指紋在線識別系統(tǒng)，其特征在于：當穩(wěn)態(tài)能效指 紋監(jiān)測電流和電壓關(guān)系圖為類斜"8"字，且暫態(tài)能效指紋監(jiān)測開始是短暫的脈沖:對暫態(tài)電 流的第一個高峰的規(guī)模至少是穩(wěn)態(tài)峰值電流的3-4倍，幾個周期以后電流達到穩(wěn)定時，認為 負荷為整流器負載。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力負荷能效指紋在線識別系統(tǒng)，其特征在于:分析處理模塊 還包括用于結(jié)果顯示的人機互動顯示單元;所述的人機互動顯示單元設(shè)有多個功能子單 元，功能子單元包括用于選擇數(shù)據(jù)顯示類型和數(shù)量的數(shù)據(jù)類型選擇子單元；用于顯示開啟 時間、關(guān)閉時間及對應(yīng)負荷類型的負荷分解結(jié)果顯示子單元;用于當前的電壓、電流、有功、 無功信息的用電數(shù)據(jù)顯示子單元;用于查看數(shù)據(jù)庫中的用電信息歷史數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)顯示 子單元；用餅圖的形式給出各類型負荷的功率比例的當前電力負荷組成圖形化顯示子單 J L· 〇
【文檔編號】G06Q50/06GK105866593SQ201610335647
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】馮華, 王守相, 鄂曉峰, 孫智卿, 周凱
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司, 國網(wǎng)浙江浙電節(jié)能服務(wù)有限公司, 浙江華云信息科技有限公司